锻压杠杆课设说明书

一.绪论 (2)

二.绘制锻件图 (3)

三.计算坯料质量和规格 (5)

四.拟定锻造工序 (7)

五.确定定设备与工具 (8)

六.制订加热、冷却和热处理规范 (9)

总结 (12)

一．绪论

锻造是机械制造中常用的成型方法。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造与冲压同属塑性加工性质统称锻压。与其他加工方法相比锻造生产率高、锻件的形状尺寸稳定，并有较好的力学性能。锻件强度和韧性较好，纤维组织合理，因此被广泛运用。锻造按在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工。热锻是在高于坯料金属再结晶温度上加工。有时还处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。锻件在锻造时，由于热变形或冷变形使其组织改变，冷变形是在再结晶温度以下变形，变形过程中无再结晶现象，变形后金属只有加工硬化和残余应力，热变形是在再结晶温度以上的变形，变形后金属具有再结晶组织而无加工硬化，同时消除铸态组织、破碎并改善碳化物的分布。当锻件达到一定变形程度时，铸态的树枝状晶粒便被击碎，通过再结晶形成新的等轴晶粒，从而提高金属塑性和强度等性能锻造成型方法可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成型扎制、辊锻、辗扩等。锻造在机械制造业中有着不可替代的作用，锻造出来的锻件是其他加工方法难以做到的。同时生产效率也是相当高的，一个国家的锻造水平，反映了这个国家的机械制造水平。

随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促使锻造技术的发展，使锻造业与飞速发展的制造业相适应。

本课程设计锻件主要是利用自由锻进行加工的。所以主要介绍自由锻，自由锻是利用压力或冲击力是金属在上、下抵铁之间产生塑性变形，从而获得所需锻件形状尺寸的方法。自由锻分为手工锻造和机械锻造两种。手工锻造只能生产小型锻件，生产效率也低。机械锻造是自由段的主要方法。自由锻可锻造各种简单形状锻件，并因锻造过程是局部变形变形抗力特别小，适用单件小批量水轮主轴、多管曲轴、连杆等大型锻件生产。

自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序及精整工序三大类。基本工序是使金属产生一定程度的变形以达到所需形状和尺寸的工艺过程包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及错移等工序。辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变性工序有压肩、压钳口、倒棱等。精整工序是用以减少锻件表面缺陷而进行的

工序校正、滚圆表面平整等。

自由锻件的主要原则是在满足使用性能要求的条件下应使锻件形状简单易于锻造。

1、形状简单

2、避免加凸台强肋工字截面

3、避免曲面交接

4、避免截面尺寸的急剧变化。

该杠杆的零件图及技术条件如图1.1所示

图1.1 杠杆零件图

1.力学性能要求：σb≧580MPa、Δ≧15%、σs>290MPa、Ψ≧35%

2.热处理硬度：≧150HB～190HB,材料：45钢

二.绘制锻件图

根据零件的最大直径和长度尺寸可知其属于锤上锻造范围。按照锻件材质与技术要求的力学性能,在锻后经正火加高温回火,即可达到力学性能的要求。但需在锻件上留出机械加工试验用试样。

(l)取得锻件形状,按GB/T15826.7-1995,?锤上钢质自由锻件

机械加工余量与公差台阶轴类?标准,确定余块和简化锻件形状。

将零件分成几段,如图4-26所示,并分别査表确定零件的总长

L= 212mm。

①I与II和IV与V两个台阶高度h1相同,均为

（21-15）/2=3mm。

②II与III和III与IV两个台阶高度h2相同,均为

（50-21）/2=14.5mm。

③长度L1= 60mm；L2=20mm； L3=40mm； L4=42mm。

査标准并根据有关锻件台阶锻出条件可知,对锻件总长为212mm,

台阶高度 h1为3mm,与相邻台阶直径为21mm,可查出该部分台阶锻不出。另外对鍛件总长为212mm,台阶高度 h1为14.5mm,与相邻台阶直径为

50mm,可査出锻出的最小长度为60mm。所以零件的有一个台阶应锻出，一个台阶锻不出。

(2)确定机械加工余量与公差,按零件总长度和最大直径查

GB/T15826.7-1995标准得到,精度为F级的零件的各部分直径的余量

和公差如下。

零件部分尺寸(mm) 余量和公差(mm)

D1=D5=15 a1=a5=8±3

D2=D4=21 a2=a4=8±3

D3=50 a3=8±3

根据各部分直径的余量和公差,如图所示,计算出各部分长度的

余量和公差如下。

Ll=60mm：L2=20mm；L3=50mm；L4=40mm；L5=42mm 根据所查标准和计算得出余量及公差，绘制锻件图如图2.1所示。

图2.1 杠杆锻件图

锻件三维图如图2.2所示

图2.2 锻件三维图

三.计算坯料质量和规格

(1)计算锻件质量。按规定,锻件的质量m应由基本尺寸加上1/2上偏差来计算。

①锻件各部分质量计算为

m1=6.l6kg/mm3×0.3052mm2×1.215mm=0.7kg

m2=m4=6.l6kg/mm3×0.3052mm2×0.835mm=0.48kg

m3=6.16kg/mm3×0.5952mm2×0.58mm=1.26kg

②台阶余面质量计算。一般台阶很小可不计算余面质量,如锻件的I与II、IV与V的余面。以下计算II与III、III与IV的台阶余面质量。

m余面=0.18kg/mm3 ×(D-d)2mm2×(D 十2d)mm =

0.18kg/mm3 ×(0.58 -0.29)2mm2 x(0.58+2×0.29)mm= 0.018kg

③锻件总质量的计算如下。

m锻=m1+m2十m3十2m余面=2.4766kg

(2)计算坯料质量。坯料质量m坯由下式计算。

m坯=m锻+m烧+m切

一般火耗:一火为2% ~3% ,二火为1.5% ~2% ,采用两次加热完成取5% 。

锻件两端切头质量为

m切=2 ×1.8kg/mm3 ×D3mm3=2×1.8kg/mm3 ×0.293mm3= 0.088kg 将火耗和切头质量代人上式得

m坯=(m锻+m切)kg/(1-5%)

=(2.476+0.088)kg/0.95=3.533kg 取 m 坯=3.6kg

锻造传动轴全部采用拔长工序完成。因此,坯料截面积A 坯应保证锻造比在l.6以上。

A 坯 = l.6A 锻采用方形坯料规格为 L=46.12π??d 将锻件最大直径φ=58mm 代入上式,得

L= 4mm 586.122π??=65mm

按坯料规格选用70mm 的方坯。然后按体积不变定律计算坯料长度。因为m 坯=L 坯x7.85kg /dm3x0.72dm2 所以 L 坯=66mm

四.拟定锻造工序

传动轴锻造方案有以下两种。

一火完成工序为:坯料→拔成圆棒→压肩→拔出一端→再调头拔出另一端→修正。

二火完成工序为:第一火将坯料拔成圆柱→压肩→拔出一端,第二火加热后,拔出另一端→修正。

根据实际生产情况选用二火完成,其具体工序为:第一火加热到950℃-l000℃,将坯料拔成尺寸为70的八方坯→压肩→将二头拔成50的八方坯。第二火加热到l050℃-l100℃,拔出一端→调头拔出另一端→将中间部分锻造到要求尺寸→修正。

五.确定定设备与工具

按照坯料及锻件尺寸、形状选用0.25t 锻锤。而因锻件数量不多,材质是塑性较好的45钢,因此工具用上下平砧及普通剁刀、三角压铁等。

工序尺寸计算:

(l)拔成圆棒,考虑以后拔出两端轴颈会造成伸缩现象,因此拔圆棒时,要增加保险量。按生产经验一般取4mm 左右,锻件最大直径要求φ58+φ4 =φ62 ,取φ65。

(2)压肩长度,锤上锻造时,根据自由锻拔长工序的规定,当台阶高度H< 20mm 时,只压痕;当 H>20mm 时,先压痕后压肩。压肩深度一般为台阶高度的1/2 ~ l/3。

①加热后,φ65mm 圆坯料长度L 坯的质量应减去2.5%的一火烧损率,现坯料质量只有3.6kg x0.975 =3.51kg 。

mm dm dm kg L 13565.0/16.651

.33

23=?=

②压肩长度,两个台阶高度相同h1 = l4.5mm,小于规定值20mm,只压痕。中型鍛件一般直接锻出,不出压痕。

两台阶轴的质量为0.48kg+0.7kg=1.18kg(1/2切头质量) ≈1.2kg 。

按体积不変定律计算得 L1 = 1.2kg/(6.16kg/dm 3 x0.652dm 2) =46mm

根据拔长工序规定圆坯料端头拔长时最小长度大于D 3

1,现长度为46mm,已大于学

7.213

≈mm,故不需要再增加工艺废料。杠杆中间质量加一火消耗2.5% ,再加上两端余面质量共计:

(m Ⅲ+2m 余面)/(l-2.5%) =

（1.26kg+0.018?2kg)/0.975 ≈1.5kg

杠杆中间长度为

LⅢ＝1.5kg/(6.16kg/dm3 x0.652dm2) = 58mm

另一端长度为

LⅡ= L- L1-LⅢ=31mm

LⅡ长度31mm的质量为0.8kg。

图5.1 杠杆压痕尺寸图

六.制订加热、冷却和热处理规范

(1)加热,采用45钢80mm的方坯,一般选用快速加热,将方坯直接装人温度高送1250℃的炉内,加热时间可按0.6h/100mm~0.7h/100mm来计算,若采用0.7h/100mm,坯料加热时间为65mm x0.7h/100mm =0.455h,取0.5h加热时间。采用加热曲线如图6.1(a)所示。若采用二火锻造,则在第二火加热时仍采用快速加热。将尾鍛部分装人1000℃炉内加热,加热时间取1. 2h/100mm,约65mm x l.2h/100mm=0.78h,取1h。在炉内保温时间不要太长,以防锻件过热,加热曲线如图6.1(b)所示。

(2) 锻后冷却,根据锻件为45钢和最大截面为φ58 mm及坯科质量可知可采用空冷一。

(3) 热处理工艺,按照锻件力学性能要求,根据材质45钢再结合鍛造情况,一般,采用正火加高温回火热处理工艺,如图6.2所示。

①制订工时定额与锻件等级。参照企业有关工时定额标准,确定第一火为0.6台时,第二火为0.8台时。锻件等级査阅JB4286-1986中相应鍛件形状,鍛件定为Ⅳ级。

②填写工艺1、片,传动轴白由锻工艺卡片如表6-1所列。

杠杆自由锻造工艺卡片

锻件图

2.4766

变形过程图设备工具

总结

通过本次课程设计，我了解了锻压的基本分类，主要分为锻造和冲压等，其中锻造分为自由锻和模锻等。本次课程设计中主要运用了自由锻，知道自由锻的每一步工序及作用，从而使我对自由锻过程有了了解，并对锻造工艺设计有了进一步的认识，锻造工艺基本过程分为绘制锻件图、制定变形工艺、计算坯料质量和尺寸、确定锻造设备、确定锻造温度及规范和填写锻造工艺卡，懂得了每一步的重要性。

这次课程设计使我不仅再次复习了热处理的基本内容，也使我掌握了刚学的热加工工艺基础知识，也趁此机会把《锻压工艺及应用》做了进一步的学习，也对以后的课程设计有了基础，对论文的格式有了基本认识，对以后的课程设计及毕业设计打下了良好的基础，使我在以后的论文写作中可以运用自如。同时也使我自己认识到自己还有很多东西都不知道，需要进一步努力，要想达到更高水平，还需要加倍努力。

在这次课程设计，我虽然选的是锻造工艺的一种，但是知识面太少了，课下还要学习更多关于锻造知识。在学习锻造知识的同时，还要关注锻造设备及其市场的变化。除了学习锻造外，我们还要学习铸造等知识。